KR200330246Y1

KR200330246Y1 - 회전형 가변익을 가지는 유체기계

Info

Publication number: KR200330246Y1
Application number: KR20-2003-0023640U
Authority: KR
Inventors: 윤진규
Original assignee: 윤진규
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2013-07-22

Abstract

본 고안은 서로 편심된 상태로 상대 회전을 하는 내경체와 외경체를 가지고 그 내,외경체사이에 연속적인 체적변화를 일으키는 베인들이 설치구비되는 종류의 유체기계의 개선에 관한 것으로, 특히 상기 베인을 선형적인 이동운동을 하지 않고 힌지부를 중심으로 일측 또는 타측으로 회전운동을 하는 회전형 가변익들로 설치구성함으로써 이러한 유체기계의 효율과 제작성을 크게 향상시킬 수 있게 한, 회전형 가변익을 가진 유체기계에 관한 것이다.

본 고안은 서로 편심된 상태로 배치되어 상대적인 회전을 일으키는 내경체(100)와 외경체(200)를 포함하고, 상기 내경체(100)의 중심과 외경체(200)의 중심을 잇는 축선 양측에 유체 입,출구가 배치되어 있으며, 상기 내,외경체(100)(200) 사이에 복수의 가변익(300)들이 배치되어 있는 유체기계로서, 상기 가변익(300)들이 그 각각의 일측 단부가 내경체(100)의 외주면상이나 외경체(200)의 내주면 상에 힌지부(400)를 통해 회전가능한 상태로 연결구속되어 있고 타측 단부는 그 반대측 외경체(200)의 내주면이나 내경체(100)의 외주면을 향하는 자유단을 이루도록 하여 설치되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가지는 유체기계를 제공한다.

Description

회전형 가변익을 가지는 유체기계{IMPROVEMENT IN HYDRAULIC MACHINERY PROVIDING ENHANCED EFFICIENCY AND EASINESS IN MANUFACTURING WITH SWINGING VANES}

본 고안은 서로 편심된 상태의 내경체와 외경체를 갖추고 상기 내, 외경체 사이에 복수의 회전형 가변익들을 설치하여 그 가변익들간의 연속적인 체적변화로 액체 또는 기체상의 유체를 이송시키거나 또는 유체를 압축시키거나 또는 가압유체의 작용으로 일을 할 수 있도록 된 유체기계의 제공에 관한 것으로, 특히 상기 가변익들이 선형적인 이동운동을 하지 않고 각각의 힌지축을 중심으로 회전운동을 하도록 된 새로운 타입의 유체기계에 관한 것이다.

도1은 본 고안이 관련된 베인형 유체기계의 한 종류로서 일반적으로 널리 사용되고 있는 베인 펌프(Vane Pump)의 구성을 보여 주는데, 이는 고정상태의 외경체(1)와 이 외경체(1) 내부에서 편심회전을 행하는 로터(2)를 포함하여 구성되고, 상기 로터(2)에 복수의 슬릿(3)들을 일정간격 방사상으로 형성하여 각 슬릿(3)내에 판상의 베인(4)을 슬릿(3)을 따른 직선적인 이동운동이 가능하게 삽입설치한 구성으로 되어 있다. 이와 같은 형태의 통상적인 베인작동구조를 가지는 유체기계는 상기 베인(4)들의 로터(2) 중심쪽이나 외경체(1)의 내주면쪽을 향한 직선왕복운동을 위한 다수의 슬릿(3)들을 로터(2)에 방사상으로 형성제공해주어야 하기 때문에 로터(2)의 구조적 강도 약화가 불가피한 동시에 로터(2)의 회전작동중에 이 로터(2)와 베인(4)들간에 큰 기계적 우력이 작용하게 되고, 이 때문에 로터(2)의 직경과 외경체(1)에 대한 편심량을 한도이상으로 크게 해주기 어려우므로 대용량의 유체기계를 구성하는 것이 곤란하면서 상기 로터(2) 및 베인(4) 등을 고강도, 고인성을 지니는 고가의 재료를 써서 구성해야 하는 문제가 있다. 또한, 이러한 종래의 베인형 유체기구중에는 베인이 설치되는 로터의 편심량을 크게 하면서 유체압축용량 내지 일량을 증대시키기 위해 로터의 회전작동시 하나의 단일한 베인판이 상기 로터의 중심을 관통하여 슬라이드작동되도록 하는 구성도 제안된 바 있으나, 이 경우는 그 베인판의 슬라이드작동을 위한 슬릿을 로터의 중심부를 관통하여 형성해주어야 하기 때문에 이 역시 로터의 구조적 강도약화를 피하기 어려우면서 맥동과 기계적 진동 및 소음이 큰 단점이 있다.

요컨대, 종래 일반의 베인 유체기구는 베인판이 로터에 나있는 길다란 슬릿을 따라 움직이는 구조이기 때문에 고가의 특수재료와 고도의 기술로 기구를 구성해야 하면서 기구의 용량증대에 큰 한계가 있는 구조적인 단점을 지니고 있는 것이다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 효과있게 해소하여 더욱 우수한 작동성능과 제작상의 잇점을 제공할 수 있는 새로운 구조의 회전형 가변익을 가지는 유체기계를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.

도1은 종래의 베인형 유체기계의 구성개념도.

도2는 본 고안에 따른 유체기계의 구성 개념도.

도3은 본 고안에 있어서 가변익 힌지부의 한 가능한 구성례를 나타낸 것으로 (가)는 단면도, (나)는 가변익의 요부발췌 사시도.

도4는 본 고안에 있어서 가변익 힌지부의 다른 가능한 구성례를 나타낸 것으로 (가)는 측면도, (나)는 사시도.

도5는 본 고안에 있어서 가변익 힌지부의 또 다른 가능한 구성례를 나타낸 것으로 (가)는 단면도, (나)는 사시도.

도6은 본 고안에 있어서 가변익 자유단부의 가능한 구성례들을 나타낸 단면도로서 (가)는 내경체가 로터를 이루는 경우, (나)는 외경체가 로터를 이루는 경우.

도7은 본 고안에 있어서 가변익 자유단부의 다른 가능한 구성례를 나타낸 발췌 사시도.

도8은 본 고안에 따른 유체기계의 한 가능한 구성례를 나타낸 것으로 (가)는도식적인 정면도, (나)는 측단면도.

도9는 본 고안에 따른 유체기계의 다른 가능한 구성례를 나타낸 도식적인 정면도.

도10은 본 고안에 있어서 로터인 내경체 양측에 측면벽부가 형성구비되는 경우를 나타낸 것으로 (가)는 측단면도, (나)는 상기 내경체의 사시도.

도11은 본 고안에 있어서 로터인 내경체의 한쪽에 측면벽부가 형성되고 그 반대쪽에는 압력판이 설치구비되는 예를 보인 측단면도.

도12는 본 고안에 따른 유체기계의 다른 가능한 구성례를 나타낸 것으로 (가)는 도식적인 정면도, (나)는 측단면도.

도13은 본 고안에 따른 유체기계의 또 다른 가능한 구성례를 나타낸 것으로 (가)는 측단면도, (나)는 도식적인 정면도.

도14는 본 고안에 따른 유체기계의 또 다른 가능한 구성례를 나타낸 것으로 (가)는 도식적인 정면도, (나)는 측단면도, (다)는 요부발췌 사시도.

도15는 도14의 유체기계에 있어서 가변익의 구체적인 설치구성 상태를 보인 정면도.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 내경체 101 : 내경체 중심

102 : 힌지의 축 지지부 103,104 : 측면벽부

105 : 내경체 축 106,1201 : 고정 내경체 지지부

200 : 외경체 201 : 외경체 중심

202 : 힌지의 축 지지부 203 : 외경체 축

300 : 가변익 301,302 : 힌지의 축부

303,303' : 접촉부 304 : 윤활유홈

305 : 지지부 306 : 회전롤러

400 : 힌지부 500 : 접합부

600 : 부착편 700 : 코팅층

800,1100 : 베어링 900 : 고정케이싱

1000,1300,1800 : 압력판 1200 : 고정축

1400,1500 : 유체 입,출구 1600 : 링체

1700 : 힌지부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 서로 편심된 상태의 내경체와 외경체를 갖추고 상기 내,외경체 사이에 복수의 베인형 가변익들을 배치하여 상기 내,외경체간의 서로 편심된 상태의 상대 회전시 이들사이에 배치된 상기 가변익들의 작용에 의해 유체를 압축, 이송시키거나 혹은 가압유체에 의해 일을 하도록 된 유체기계로서, 상기 각 가변익의 일측 단부가 힌지형태로 내경체 또는 외경체에 회동가능하게 연결구속되어 있고 타측 단부는 자유단으로 되어 있는 구성을 특징으로 하는, 회전형 가변익을 가지는 유체기계를 제공한다.

이하에서 본 고안을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도2는 본 고안에 따른 유체기계의 기본적인 구성개념 및 작동원리를 설명하기 위한 그림으로서, 여기에서 부호100은 내경체, 200은 외경체, 300은 상기 내,외경체(100)(200)사이에 도시된 양태로 배치구비되는 복수의 가변익들을 나타낸다.

도2에 예시된 바와 같이 본 고안에 따른 유체기계는 서로 편심된 상태로 서로 상대 회전하는 내경체(100)와 외경체(200)를 포함하고, 상기내,외경체(100)(200)사이에 복수의 가변익(300)들이 배치되어 있으며, 상기 각 가변익(300)은 그 일측 단부가 상기 내경체(100)의 외주면상이나 외경체(200)의 내주면상에 힌지형태로 회전가능하게 연결구속되어 있고 타측 단부는 그 반대측 외경체(200)의 내주면이나 내경체(100)의 외주면을 향하는 자유단으로 되어 있는 구성을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 고안은 예컨대 상기 내경체(100)를 로터(Rotor)로 하여 이 내경체(100)의 외주면상에 상기 각 가변익(300)들의 일측 단부(도면상 내측 단부)가 힌지형태로 회전가능하게 연결구속되어 있는 동시에 타측 단부는 외경체(200)의 내주면에 접하는 자유단으로 되어 있는 구성을 채용하는 경우, 상기 내경체(100)가 그 중심(101)축 둘레로 회전하면 이에 힌지부(400)를 통해 연결구속되어 있는 가변익(300)들이 회전하는 내경체(100)를 따라 함께 회전하게 되면서 그 회전 원심력의 작용 또는 다른 물리력(예컨대 스프링력)으로 상기 각 가변익(300)들의 외경체(200)측 단부가 이 외경체(200)의 내주면에 접한 상태로 회전하게 되고, 이에 따라 상기 각 가변익(300)들간의 용적이 상기 내,외경체(100)(200)의 중심(101)(201)을 잇는 축선(0-0')의 일측에서는 점점 커지고 반대측에서는 점점 작아지는 방향으로 연속적인 변화를 일으키게 된다. 따라서, 상기 내,외경체(100)(200)사이의 공간으로 통하는 적정의 유체(액체 또는 기체) 입,출구를 상기 축선(0-0')의 일측 및 타측 적소에 나누어 배치하면 해당 유체를 압축, 이송시키거나 혹은 압력을 가진 유체를 상기 가변익(300)들에 작용시켜 내경체(100)의 회전작동을 이루어낼 수 있는 것이며, 또 상기 내, 외경체(100)(200)간의 편심량 정도에 따라 출력이 조정될 수 있는 것이다.

따라서, 본 고안의 유체기계는 상기와 같은 구성 및 작동원리에 의해 이를 유체 펌프나 압축기, 또는 유체압모터 등으로 기능하도록 설계구성할 수 있다.

이러한 본 고안은 상기 각 가변익(300)이 종래 일반의 베인 유체기계에서처럼 로터에 형성된 슬릿을 따라 선형적인 이동운동을 하는 것이 아니라 로터 외주면 또는 내주면상의 힌지부(400)를 통한 연결지점을 회전중심으로 한 일측 또는 그 반대측으로의 회전운동을 행하면서 목적하는 바의 유체작용을 이루어 내도록 되어 있기 때문에 로터에 종래와 같은 베인판의 직선이동운동을 안내하기 위한 슬릿들을 형성해줄 필요가 없고, 이에 따라 상기 슬릿들로 인한 로터의 구조적 강도약화가 초래되지 않기 때문에 같은 로터의 직경일때 보다 대용량의 출력을 가질 수 있으며 편심량과 로터의 길이를 길게 할 수 있어 대용량, 고효율의 유체기계 구성이 가능하며, 또한 상기 가변익(300)들과 내,외경체(100)(200)간의 기계적 우력 및 마찰이 최소화되는 구성이므로 이들의 설치구성에 종래와 같은 고가의 특수한 재료와 고도의 기술이 요구되지 않는 잇점이 있다.

도3은 본 고안에 있어서 상기 가변익(300)의 설치에 채용될 수 있는 힌지부(400)의 한 가능한 구성례를 도시한 것인데, 이는 가변익(300)의 내경체(100) 또는 외경체(200) 측 단부에 원형 단면형태의 축부(301)를 형성하고, 상기 내경체(100) 또는 외경체(200)에는 상기 가변익(300)의 축부(301)를 회전가능하게, 그리고 임의적인 이탈이 가능하지 않게 감싸 지지하는 지지부(202)(또는 지지부(102))를 형성한 구성으로 되어 있다. 이 도3의 경우는 가변익(300)과힌지부(400)가 매우 견실하고 용이하게 구성될 수 있으면서 힌지부(400)의 작동은 힌지부의 축(301)을 중심으로 원운동을 함으로써 가장 능률적인 작동이 이루어지고 로터의 회전시 가변익의 축부(301)와 그 지지부(102)(202)사이는 원심력과 유체의 압력에 비례하여 그 압력방향의 압력이 발생하므로 기밀성이 우수하며 힌지부(400)내로의 윤활유주입이 용이한 장점이 있다.

도4는 본 고안에 있어서 상기 가변익(300)의 설치를 위한 힌지부(400)의 다른 가능한 구성례를 보인 것인데, 이는 판스프링재를 사용하여 가변익(300)과 힌지부(400) 및 접합부(500)를 일체로 절곡형성하고, 상기 접합부(500)를 로터(예컨대 내경체(100))의 표면부에 접합고정시켜 본 고안이 의도하는 가변익 설치를 이루도록 하는 것이다. 이 도5의 경우는 한 단일한 판스프링재를 사용하여 가변익(300)과 힌지부(400), 접합부(500)등을 한번에 형성구비시킬 수 있기 때문에 가공성이 뛰어나고 힌지부(400)에서의 기밀성이 완벽한 장점이 있다.

도5는 본 고안에 있어서 상기 가변익(300)의 설치를 위한 힌지부(400)의 또 다른 가능한 구성례를 나타낸 것인데, 이는 가변익(300)과 부착편(600)을 경첩형태의 힌지부(400)로 연결구속하고, 상기 부착편(600)을 로터(예컨대 내경체(100))의 표면부에 부착고정시켜 본 고안이 의도하는 바의 가변익 설치를 이루도록 하는 것이며, 이 경우는 상기 경첩형태의 힌지부(400)에서 기밀성이 떨어지게 되므로 이를 보완하기 위해 내구성과 탄성이 높은 재료를 써서 상기 힌지부(400)를 포함하는 표면영역 일측에 도시된 예와 같은 코팅층(700)을 가하도록 한 것이다.

도6은 본 고안에 있어서 상기 가변익(300)의 힌지부(400)로 로터에 구속설치되는 쪽의 반대쪽 단부에 대한 바람직한 구성례를 도시한 것인데, (가)는 전술한 내,외경체(100)(200) 중 내경체(100)가 로터를 이루는 경우를, 그리고 (나)는 외경체(200)가 로터를 이루는 경우를 각각 예시한 것이다. 이는 즉, 상기 가변익(300)의 자유단으로 되는 단부쪽에 원형 단면형태의 축부(302)를 형성하고, 이 축부(302)에 (가)와 같이 상기 외경체(200)의 내주면에 넓은 면적으로 접촉되어지는 형태의 접촉부(303)를 결합설치하거나, 또는 (나)와 같이 상기 내경체(100)의 외주면에 넓은 면적으로 접촉되어지는 형태의 접촉부(303')를 결합설치하도록 하는 것이며, 이와 같이 함으로써 상기 가변익(300)과 내,외경체(100)(200)간의 마찰 압력을 분산시켜 내마모성을 높이고 기밀성을 높여 해당 유체기계의 효율을 높이도록 할 수 있다. 상기 가변익(300)과 접촉부(303)(303')간의 결합구조로서는 비단 도6에 나타낸 형태의 것뿐만 아니라 도3 ~ 도5에 예시된 바와 같은 힌지부(400)의 구조를 여기에 채용할 수도 있다.

도7은 본 고안에 있어서 상기 가변익(300)의 자유단부쪽 구성에 대한 또 다른 바람직한 구성례를 도시한 것인데, 이는 상기 가변익(300)의 자유단부쪽 단부에 윤활유홈(304)을 가진 지지부(305)를 요입 형성하고 이 지지부(305)에 회전롤러(306)를 도시된 바와 같이 삽입설치한 것이다. 이 도7의 경우는 상기 가변익(300)의 로터를 따른 회전작동시 이 가변익(300)에 상기와 같이 설치되어 있는 회전롤러(306)가 외경체(200)의 내주면 또는 내경체(100)의 외주면에 구름마찰 상태로 접촉진행하게 되기 때문에 기계적인 마찰, 마모가 최소화되고 고속작동에도 무리가 없는 장점이 얻어진다. 기구의 작동중 상기 윤활유홈(304)을 통해서는 윤활유를 공급하여 상기 회전롤러(306)의 구름작용이 더욱 원활히 이루어지도록 할 수 있다.

도8은 상술한 바와 같은 본 고안의 가변익 설치구조와 작동원리를 채용하는 유체기계의 한 바람직한 구성례를 도시한 것인데, 이는 고정된 외경체(200) 속에 로터인 내경체(100)가 상기 외경체(200)와 편심을 이루어 장착되고, 상기 내,외경체(100)(200) 사이에 복수의 가변익(300)들이, 각 가변익(300)의 내측 단부는 힌지부(400)를 통해 내경체(100)에 연결설치되고 외측 단부는 외경체(200)의 내주면에 접촉진행하는 상태로 설치제공되며, 이와 같이 설치된 상기 내,외경체(100)(200)의 중심을 잇는 축선의 일측 및 타측 적소에 적정의 유체 입,출구를 형성하여 구성된 것이다. 이 도8의 유체기계는 로터인 내경체(100)를 회전시키면 전술한 도2에서 설명된 바와 같은 원리로 작동되어 강력한 유체 펌프나 압축기로 기능할 수 있고, 또 선택에 따라서는 압력을 가진 유체를 상기 가변익(300)간의 공간에 동 공간의 체적이 팽창하는 방향으로 작용시켜 내경체(100) 및 그 축(105)을 회전작동시키는 유체압모터로서도 기능하도록 할 수 있다. 이러한 도8의 유체기계를 펌프로 사용할 경우 크기에 비하여 출력용량이 크고 효율이 좋으며 그러면서 제작이 비교적 용이한 장점이 있다. 또, 압축기로 사용할 경우는 종래 일반의 압축기에 비하여 고속이면서 정숙한 운전이 가능하고 용량이 크며 제작 또한 비교적 간단한 장점이 있다. 또한, 유체압모터로 사용하는 경우는 압력을 가진 기체 혹은 액체상의 유체를 가변익(300)간의 공간에 체적이 팽창하는 방향으로 작용시키면 상기 가변익(300)간의 공간에 작용되는 유체가 가변익(300)의 움직임을 따라 단열팽창 혹은 정압팽창을 하여 로터인 내경체 축(105)에 대하여 안정적이고 강력한 회전우력을 발생시키게 된다.

도9는 본 고안의 다른 가능한 구성례를 나타낸 것인데, 이는 외경체(200)가 베어링(800)을 통해 고정 케이싱(900) 내부에 회전이 자유로운 상태로 장착되고, 이 외경체(200) 내부에 로터인 내경체(100)와 복수의 가변익(300)들이 전술한 도8과 같은 상태로 장착 구성된 것이다. 이 도9의 경우는 외경체(200) 내의 편심된 위치에서 많은 수의 가변익(300)들을 가진 로터인 내경체(100)가 고속회전할 때 자유회전 상태인 외경체(200)가 가변익(300)들을 따라 함께 회전하게 되기 때문에 상기 가변익(300)들과 외경체(200) 내주면간의 고속 마찰을 피하고 마찰면에서의 밀폐력과 내구력을 높일 수 있도록 된 구조로서, 상기 내,외경체(100)(200)의 중심을 잇는 축선 양측의 유체 입,출구가 상기 가변익(300)들의 측부에 위치하도록 기계를 구성하여 로터인 내경체(100)를 회전시키면 상기 가변익(300)들의 작용으로 강력한 출력을 발생시키게 되며, 이 경우 또한 전술한 바와 마찬가지의 유리한 특징을 지닌 유체 펌프나 압축기, 또는 유체압모터로 사용할 수 있다.

도10은 로터인 내경체(100)의 양측에 측면벽부(103)(104)를 형성하고, 이 내경체(100)의 양쪽 측면벽부(103)(104) 사이에 외경체(200)가 배치된 구조이며, 이 경우 유체의 입,출구는 외경체(200)에 장치하되 경우에 따라서는 로터인 내경체(100)에도 장치할 수 있다. 이 도10의 구조는 로터인 내경체(100)의 고속회전시 가변익(300)들의 측면부 마찰을 줄일 수 있어 내구성과 밀폐성이 뛰어 나며, 따라서 대용량, 고출력의 유체기계 구성이 가능하다.

도11은 로터인 내경체(100)의 한쪽에 측면벽부(103)가 형성되고 그 반대쪽에는 스프링 등에 의한 가압력이 작용되는 압력판(1000)이 설치되며, 상기 내경체(100)의 측면벽부(103)와 압력판(1000) 사이에 베어링을 통한 자유회전이 가능한 외경체(200)를 장치하며, 상기 내, 외경체(100)(200)의 중심을 잇는 축선 양측에 유체 입,출구를 배치 구성토록 한 것이다. 이 경우는 로터인 내경체(100)를 따른 가변익(300)들의 회전작동시 자유회전 외경체(200)와의 밀착성과 압력판(100)의 밀착작용 등에 의해 기밀성이 향상되어 대용량의 고압유체를 얻을 수 있으며, 전술한 바 처럼 유체압을 이용하여 모터로도 사용가능하다.

도12는 본 고안에 따른 유체기계의 다른 가능한 구성례를 도시한 것인데, 이 경우는 외경체(200)가 회전 로터로 구성되어 그 내측에 다수의 가변익(300)들이 각 가변익(300)의 외측 단부가 전술한 취지의 힌지부(400)로 연결구속되어 설치되고, 그 내측의 상기 외경체(200)와 편심된 위치에 내경체(100)가 배치되어 이 내경체(100)의 외주면에 상기 가변익(300)의 내단부가 접촉되고, 상기 내경체(100)는 베어링(1100)을 통해 고정축(1200)상에 회전이 자유로운 상태로 설치 구성된 것이다. 도12의 (나)에서 보면, 이 경우에 있어서 로터인 외경체(200)는 ㄷ형 몸체의 일측에 축(203)이 붙은 형태로서 이 외경체(200)의 내측에 고정축(1200)이 위치하고, 상기 고정축(1200)의 단부에 형성되어 있는 지지부(1201)는 상기 외경체(200)의 회전중심에 위치하여 고정축(1200)의 일단을 지지함으로써 고정축(1200)의 길이가 길 때 압력과 진동에 의한 흔들림을 방지하는 지지수단의 역할을 하여 준다. 그리고 상기 외경체(200)의 도면상 우측단부에는 압력판(1300)이 배치되는데, 이 압력판(1300)은 외경체(200)가 이루는 실린더의 내부 단면적 보다 크거나 적어도 같은 면적을 갖게 하여 압력판(1300) 안팎의 압력을 상쇄시키고, 스프링력과 같은 다른 물리력으로 외경체(200)의 단부에 밀착시키도록 한다. 나아가서, 상기 내,외경체(100)(200)의 중심을 잇는 축선의 좌,우측 적소에 유체의 입,출구를 형성한다. 이와 같이 유체기계를 구성하여 로터인 외경체(200)를 회전시키면 이 외경체(200)에 도면상 외측 단부가 힌지부(400)를 통해 연결구속되어 있고 내측 단부는 자유회전 내경체(100)의 외주면에 접해 있는 가변익(300)들의 작용에 의해 전술한 바와 같은 유체의 압축, 이송 등의 작용을 하게 되는 것이며, 이 실시예의 경우는 상기 각 가변익(300) 3면의 모든 기계적 마찰면에 있어서의 마찰, 마모가 최소화되면서 우수한 밀폐성을 나타내게 된다. 이러한 도12의 실시예 또한 전술한 실시예들과 마찬가지의 장점을 지닌 유체 펌프나 압축기, 또는 유체압모터로서 유용하게 제작 사용될 수 있다.

도13은 본 고안에 따른 유체기계의 또 다른 가능한 구성례를 도시한 것인데, 이 경우는 삼면의 벽부를 통형태로 일체로 구성한 외경체(200)가 회전 로터를 이루고, 이 외경체(200)의 내주면에 가변익(300)들의 외측 단부가 힌지부(400)를 통해 연결설치되고 상기 가변익(300)들이 내측 단부는 고정된 내경체(100)의 외주면에 접하도록 구성된 것이다. 유체의 입,출구(또는 흡,배출구)(1400)(1500)는 고정축인 내경체(100)의 내부를 통하여 장치되는데, 이는 상기 내,외경체(100)(200)의 중심을 잇는 축선의 좌,우에 배치되도록 하여 내경체(100)를 통해 형성되어 있다. 또한, 도13의 (가)에서 보는 바와 같이 고정축인 내경체(100)의 단부에는지지부(106)가 형성되어 있는데, 이 지지부(106)는 회전체인 외경체(200)의 회전중심에 위치하여 고정축 내경체(100)의 일단부를 지지함으로써 외경체(200)의 고속회전시 고압과 진동에 의한 고정 내경체(100)의 흔들림을 방지하여 정밀한 작동을 유지하여 준다. 이러한 구성에 의해 로터인 외경체(200)는 고속회전작동이 가능하고 따라서 고출력이 얻어지게 되는 바, 이를 유체펌프로 제작 사용할 경우 고속운전이 가능하면서 고밀폐성이 유지되어 고출력을 발휘하게 되고 기계적 마찰, 마모가 적으며 운전 또한 조용한 장점을 제공하고, 압축기로 사용하는 경우 역시 운전이 조용하고 고밀폐성과 고속운전이 가능하여 대용량의 출력을 얻을 수 있는 장점을 제공하며, 설계에 따라서는 압력유체로 작동되는 유체압모터로도 사용될 수 있다.

도14는 본 고안에 따른 유체기계의 또 다른 가능한 구성례를 보여 준다. 이 도14의 경우는 도시된 바와 같이 외경체(200)가 회전로터를 이루고, 상기 외경체(200) 내부의 편심된 위치에는 자유회전 축인 내경체(100)가 배치되며, 상기 내경체(100) 둘레에는 다수의 자유회전 링체(1600)들이 배치된다. 나아가서, 상기 외경체(200)의 내주면에는 복수의 가변익(300)들의 각 외측 단부가 예컨대 도3에 예시된 바와 같은 힌지부(400)를 통해 연결구속되고, 상기 가변익(300)들의 내측 단부는 예컨대 도14의 (다)와 같은 힌지부(1700)를 통해 상기 자유회전 링체(1600)들중 적어도 하나이상의 링체에 연결구속된다. 상기 외경체(200)의 단부에는 압력판(1800)이 배치되어 이 압력판(1800) 내부를 통하여 유체의 흡,배출구가 형성구비된다. 이와 같은 도14의 실시예의 경우는 로터인 외경체(200)가 회전하면 이 외경체(200)에 힌지부(400)를 통해 외단부가 연결구속되어 있는 가변익(300)들과, 상기가변익(300)의 내단부에 힌지부(1700)를 통해 연결구속되어 있는 자유회전 링체(1600)가 내경체(100)둘레를 회전하면서 가변익(300)들간에 연속적인 체적변화가 일어나게 됨으로써 전술한 바와 같은 유체작용을 일으키게 되는 것이며, 이와 같은 작동시 상기 링체(1600)들을 설치지지하고 있는 내경체(100)가 또한 자유회전 축으로 되어 있어 부품들간의 실질적인 기계적 마찰량이 극히 작게 되고, 이에 따라 기기전체의 내구력과 출력을 가일층 높일 수 있다. 이러한 도14의 구성 또한 전술한 실시예들과 마찬가지로 운전이 조용하면서 고효율, 고출력의 유체 펌프나 압축기, 유체압모터 등으로 활용될 수 있다.

상기 도14의 실시예에 있어서 상기 가변익(300)의 외경체(200)측 힌지부(400)가 도3에 예시된 바와 같은 힌지부로 되고 링체(1600)측 힌지부(1700)가 도14의 (다)와 같은 힌지부로 될 경우 상기 가변익(300)들의 보다 구체적인 설치상태는 도15와 같이 될 수 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 구성, 작용에 의해 종래 일반의 베인형 유체기계들이 지니는 단점 및 문제점을 지양하여 이러한 유체기계를 보다 용이하게 구성제작할 수 있으면서 그 출력과 효율 및 내구성 등을 크게 향상시킬 수 있게 된 신규유용한 효과를 제공하는 것이다.

Claims

서로 편심된 상태로 배치되어 상대적인 회전을 일으키는 내경체(100)와 외경체(200)를 포함하고, 상기 내경체(100)의 중심과 외경체(200)의 중심을 잇는 축선 양측에 유체 입,출구가 배치되어 있으며, 상기 내,외경체(100)(200) 사이에 복수의 가변익(300)들이 배치되어 있는 유체기계로서, 상기 가변익(300)들이 그 각각의 일측 단부가 내경체(100)의 외주면상이나 외경체(200)의 내주면 상에 힌지부(400)를 통해 회전가능한 상태로 연결구속되어 있고 타측 단부는 그 반대측 외경체(200)의 내주면이나 내경체(100)의 외주면을 향하는 자유단을 이루도록 하여 설치되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가지는 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 내경체(100)가 로터를 이루는 동시에 외경체(200)는 고정상태로 설치되고, 상기 내,외경체(100)(200)사이에 복수의 가변익(300)들이 각 가변익 (300)의 일측 단부는 힌지부(400)를 통해 상기 내경체(100)의 외주면상에 연결구속되고 타측 단부는 상기 외경체(200)의 내주면에 접촉진행하도록 설치되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가지는 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 외경체(200)가 베어링(800)을 통해 고정 케이싱(900) 내부에 회전이 자유로운 상태로 장착되고, 이 외경체(200) 내부에 상기 내경체(100)가 편심 로터를 이루어 설치되며, 상기 내,외경체(100)(200) 사이에 복수의 가변익(300)들이 각 가변익(300)의 일측 단부는 힌지부(400)를 통해 상기 내경체(100)의 외주면상에 연결구속되고 타측 단부는 상기 외경체(200)의 내주면에 접하도록 설치되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가지는 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 외경체(200)가 회전 로터로 구성되어 그 내측에 복수의 가변익(300)들이 각 가변익(300)의 외측 단부가 힌지부(400)를 통해 상기 외경체(200)의 내주면상에 연결구속된 상태로 설치되고, 이와 같이 설치된 내측에는 상기 외경체(200)와 편심된 위치에 내경체(100)가 배치되어 이 내경체(100)의 외주면상에 상기 가변익(100)의 내단부가 접하며, 상기 내경체(100)는 고정축(1200)상에 회전이 자유로운 상태로 설치되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가지는 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 외경체(200)가 회전 로터를 이루고, 상기 외경체(200) 내부의 편심된 위치에는 내경체(100)가 자유회전 상태로 배치되며, 상기 내경체(100) 상에 복수의 자유회전 링체(1600)들이 배치되고, 상기 외경체(200)와 링체(1600) 사이에 복수의 가변익(300)들이 각 가변익(300)의 외측 단부는 상기 외경체(200)의 내주면상에 힌지부(400)를 통해 연결구속되어 있는 동시에 내측 단부는 상기 링체(1600)의 외주면상에 힌지부(1700)를 통해 연결구속되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가진 유체기계.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 힌지부(400)가 상기 내경체(100)의 외주면 또는 외경체(200)의 내주면상에 형성된 지지부(102)(202)와, 상기 지지부(102)(202) 내측에 회전가능한 상태로 삽입지지되도록 상기 가변익(300)의 단부에 형성된 원형 단면형상의 축부(301)로 이루어져 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가진 유체기계.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 힌지부(400)가 판스프링재로 이루어진 탄력작용 힌지부(400)로 이루어져 있고 이 힌지부(400)의 일측 및 타측에 가변익(300)과 접합부(500)를 일체로 연결형성한 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가진 유체기계.
제1항에 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 힌지부(400)가 가변익(300)과 부착편(600)을 서로 상대 회전이 가능하게 연결지지한 경첩형태의 힌지부(400)와 이 힌지부(400)의 완전한 기밀성을 위하여 여기에 코팅층(700)을 씌운 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가진 유체기계.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가변익(300)의 힌지부(400)로 내경체(100)의 외주면 또는 외경체(200)의 내주면상에 연결구속되는 단부의 반대측 단부에 원형 단면형태의 축부(302)를 형성하고, 이 축부(302)에 외경체(200)의 내주면 또는 내경체(100)의 외주면에 넓은 면적으로 접촉하는 접촉부(303)(303’)를 결합설치한 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가지는 유체기계.
제1항에 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가변익(300)의 자유단부로 되는 단부쪽에 지지부(305)를 요입형성하여 이 지지부(305)에 회전롤러(306)를 결합설치한 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가지는 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 내경체(100)가 회전 로터를 이루어 그 양측에 측면벽부(103)(104)를 형성구비하고, 상기 내경체(100)의 양 측면벽부(103)(104) 사이에 외경체(200)가 배치되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가진 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 내경체(100)가 회전로터를 이루어 그 한쪽에 측면벽부(103)가 형성구비되고 반대쪽에는 압력판(1000)이 설치되며, 상기 내경체(100)의 측면벽부(103)와 압력판(1000)사이에 외경체(200)가 자유회전 상태로 장치되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가진 유체기계.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 외경체(200)의 내측에 이 외경체(200)의 회전중심에 위치하여 내경체 고정축의 일단을 지지하는 지지부(106)(1201)가 형성되어 있는 구성을 특징으로 하는 회전형 가변익을 가진 유체기계.